Wassertropfen-Hochgeschwindigkeitsfotografie mit Arduino Nano – DIY Setup

Komponenten und Zubehör

Software

• Arduino IDE

Projektbeschreibung

Dieses Projekt entstand aus dem Wunsch, Hochgeschwindigkeitsfotografie von Wassertropfen zu betreiben. Benötigt werden: Kamera mit manuellen Einstellungen und externem Blitz, beide fernsteuerbar (hier: Sony DSC-HX300 + GODOX SY8000).

Fernauslöser modifizieren

Der Kamera-Fernauslöser wird um einen 3-Pin-Header erweitert. Im Inneren kurzschließen drei Metallzungen beim Drücken nacheinander zwei Kreise (Autofokus → Auslöser). Der Arduino emuliert dies programmgesteuert. Gleiches gilt für den Blitz-Sync-Kabel (PC-Stecker).

Tropf-Erkennung

Lasermodul KY-008 und LM393-Lichtsensor bilden eine Lichtschranke. Der fallende Tropfen unterbricht den Strahl. Der Sensor hat einstellbare Empfindlichkeit (Potentiometer auf Modul). Module können weit voneinander positioniert werden.

Aufnahme-Ablauf

1. Dunkler Raum, Langzeitbelichtung (mehrere Sekunden).
2. Vor dem Tropfen: Taster drücken → Arduino schließt Autofokus- dann Auslöser-Kontakt → Verschluss öffnet.
3. Tropfen durchbricht Laserstrahl → nach einstellbarer Verzögerung (1–500 ms per Potentiometer) schließt Arduino Blitz-Kontakt → Blitz feuert.
4. Weitere Tropfen lösen nicht aus – neuer Tastendruck nötig.

Schaltplan

Drei Transistoren schalten die drei Kontakte (Autofokus, Auslöser, Blitz) galvanisch getrennt. Potentiometer an A5 steuert die Blitz-Verzögerung. Siehe Schaltplan-Bild.

Code-Highlights

//#define DBG_MODE  // Für Test: Onboard-LED statt Kamera/Blitz
const byte BUTTON_PIN = 2;
const byte FOCUS_PIN = 3;
const byte SHUTTER_PIN = 4;
const byte FLASH_PIN = 5;
const byte SENSOR_PIN = 6;
const byte RESISTOR_PIN = A5;

const unsigned int FOCUS_DELAY = 100;
const unsigned int SHUTTER_DELAY = 100;
const unsigned int FLASH_DELAY = 10;
const unsigned int FIRE_DELAY_MIN = 1;
const unsigned int FIRE_DELAY_MAX = 500;

void openShutter() {
  #ifndef DBG_MODE
    digitalWrite(FOCUS_PIN, HIGH); delay(FOCUS_DELAY);
    digitalWrite(SHUTTER_PIN, HIGH); delay(SHUTTER_DELAY);
    digitalWrite(SHUTTER_PIN, LOW); delay(FOCUS_DELAY);
    digitalWrite(FOCUS_PIN, LOW);
  #else
    digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
  #endif
}

void fireFlash() {
  #ifndef DBG_MODE
    digitalWrite(FLASH_PIN, HIGH); delay(FLASH_DELAY);
    digitalWrite(FLASH_PIN, LOW);
  #else
    digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  #endif
}

void loop() {
  // Taster-Entprellung & Shutter-Öffnung
  // Sensor-Flanke (HIGH→LOW bei Unterbrechung) → fireFlash() nach fireDelay
}

Debug-Modus: #define DBG_MODE aktivieren, Code flashen. Onboard-LED leuchtet bei Tastendruck (Shutter-Simulation), erlischt bei Lichtschranken-Unterbrechung (Blitz-Simulation). Zum echten Einsatz Kommentarzeile wieder deaktivieren.

Ergebnisse

Beispielfotos zeigen verschiedene Phasen des Spritzmoments – justierbar über die Verzögerung.

Schaltplan

Tipps

• Optokoppler für Blitz-Seite empfohlen (HV-Trennung).
• Tropf-Gerät: Medizin-Pipette umgebaut (siehe Bilder).
• Belichtung: z. B. 2–4 s, Blende f/16, ISO 100, manueller Fokus auf Tropfstelle.